銅基內(nèi)嵌碳納米管復(fù)合顆粒的合成及性能研究.pdf

1、碳納米管作為一種新型的準(zhǔn)一維功能材料,具有極大的比表面積和長徑比,這種獨特的結(jié)構(gòu),使其具有優(yōu)良的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、催化等性能,是理想的復(fù)合材料增強(qiáng)體。但由于碳納米管具有很強(qiáng)的范德華力,很難以在基體中均勻分散和有效結(jié)合,從而限制了其應(yīng)用范圍。因而,開辟出一條新穎而有效的復(fù)合制備路線意義重大。本文以銅及其氧化物作為基體,將碳納米管與其在分子水平復(fù)合,制備出具有優(yōu)異性能的Cu20/CNTs復(fù)合球和Cu/CNTs復(fù)合塊體材料。并研究復(fù)合材料的微

2、觀結(jié)構(gòu)、催化、力學(xué)、熱物理性能,分析相關(guān)復(fù)合機(jī)理。
　　 經(jīng)混酸純化碳納米,改善了碳納米管的親水性和在水溶液中的分散性能,在其表面引入豐富的活性基團(tuán),接下來利用明膠的加入進(jìn)一步解決了碳納米管難以分散在基體的問題。在此基礎(chǔ)上,采用溶液法原位制備了氧化亞銅內(nèi)嵌碳納米管復(fù)合球,并對產(chǎn)品進(jìn)行了形貌分析和性能檢測。SEM和TEM結(jié)果表明:碳納米管均勻嵌鑲在基體中；分析得到:復(fù)合球尺寸大小受到摩爾配比濃度、反應(yīng)溫度和氫氧化鈉滴定速度的影響；

3、差熱(DSC)分析結(jié)果表明:碳納米管有效提高了氧化亞銅對高氯酸銨(AP)的熱催化性能,且高氯酸銨分解溫度隨復(fù)合球粒徑減小而降低；研究了氧化亞銅內(nèi)嵌碳納米管復(fù)合球?qū)ο趸椒拥墓獯呋阅?結(jié)果表明:復(fù)合球?qū)ο趸椒尤芤旱墓獯呋到饽芰σ獌?yōu)于氧化亞銅。另外,探討了碳納米管與基體復(fù)合機(jī)理,初步認(rèn)為:明膠在碳納米管和銅離子之間起到橋梁作用,促使銅離子在其表面吸附沉積。
　　 氧化亞銅內(nèi)嵌碳納米管復(fù)合球經(jīng)還原及熱壓燒結(jié)得銅/碳納米管(C

4、u/CNTs)復(fù)合塊體材料,并對復(fù)合塊體材料進(jìn)行了形貌分析和性能檢測。SEM和TEM結(jié)果表明:經(jīng)還原后碳納米管仍均勻嵌鑲在基體中；復(fù)合材料的硬度有所提高；復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損失重相比于純銅分別有大幅度下降,這是由于碳納米管分散在銅基體中,起到了承載和傳載作用,阻止了在干摩擦過程中銅晶粒的脫落；復(fù)合材料的平均熱膨脹系數(shù)比純銅下降了15％,電導(dǎo)率略有降低。此外,研究了不同溫度熱壓對復(fù)合材料的性能的影響。最后,對性能較好的材料進(jìn)行熱軋,透